油田污水中水解聚丙烯酰胺降解菌的筛选与降解规律研究

油田污水中水解聚丙烯酰胺降解菌的筛选与降解规律研究

三次勘探是发展陆地石油的重要技术。目前,用于三次采油的聚合物几乎是部分水解聚丙烯酰胺。注聚驱的采出液中含有大量的部分水解聚丙烯酰胺,严重影响油水分离,导致脱水后原油含水、污水含油、污水含悬浮物严重超标;同时,含部分水解聚丙烯酰胺的污水对环境会造成严重的污染,因此,必须对难降解的部分水解聚丙烯酰胺实施降解。目前含部分水解聚丙烯酰胺污水的处理方法很多,比较各种方法的发展潜力,采用调节污水营养成分,利用微生物共代谢是经济和技术上较有竞争力的方法。本文利用大港油田聚合物驱采油污水中的细菌,进行部分水解聚丙烯酰胺降解规律研究,并得到一组混合菌群,利用该菌群的共代谢作用,达到了较好的降解效果。一、内部实验1.矿化度实验用污水来自大港油田采油四厂联合站聚合物驱采油产出的污水,矿化度12128mg/L,pH值7.8,含油量15～12mg/L,HPAM质量浓度52.31mg/L。2.储油含油量测定HPAM含量测定按照大港石油管理局企业标准Q/DG1170-88《聚合物驱油剂室内评价方法》进行,矿化度测定按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5523-2000《油气田水分析方法》进行,含油量测定按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T0530-93《油田污水中含油量测定方法—分光光度法》进行。3.密科学仪器pHS-25数显pH计(雷磁,上海精密科学仪器有限公司);CARRY50紫外分光光度计(MadeinVarianAustraliaPtyLtd)。二、结果与分析1.硫酸还原菌srb对一些水解聚吡咯酰胺的分解影响1.1溶液黏度损失率和srb的测定将1000mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液分装在8个血清瓶中,向其中的7个加入1ml的活化SRB菌液(104cell/ml),另一个血清瓶留作空白实验,将装满部分水解聚丙烯酰胺的血清瓶放置在37℃的培养箱中静置培养,每隔2h测定溶液的黏度损失率和SRB的数量。从图1可以看出,SRB接入HPAM溶液,4h后进入对数生长期,8h后进入生长平稳期;在SRB生长较旺盛时期,HPAM的降解率上升较快。1.2sdb菌液的降解在100mg/L、500mg/L、1000mg/L、1500mg/L、2000mg/L一系列不同浓度的HPAM溶液中,接种104cell/ml的试验用SRB菌液,并在37℃恒温活化培养7d后,测定部分水解聚丙烯酰胺溶液的降解率。从表1可以看出,低浓度的HPAM溶液较适宜SRB的生长,降解率较大。1.3降解hpam活性取不同菌浓的SRB菌液,分别接种到1000mg/L的HPAM溶液中,37℃恒温培养7d后,测定HPAM的降解率。从表1可以看出,HPAM的降解率随接种量的增加而增大,但当接种量增加到一定程度,降解率不再有明显的增加。1.4降解hpam的测定取相同菌浓的SRB菌液,接种到不同pH值的1000mg/LHPAM溶液中,37℃恒温培养7h后,测定HPAM的降解率。从表1可以看出,当溶液的pH值在7左右时,HPAM的降解率较大,酸性条件下比碱性条件下的降解率大,这是因为pH值在7左右时最有利于SRB的繁殖生长,使HPAM降解。1.5降解hpam的测定取经过不同连续活化次数的相同浓度SRB菌液,按照同样比例接种到1000mg/L的HPAM中,37℃恒温培养48h后,测定HPAM的降解率。从表1可以看出,HPAM的降解率随SRB的不同活化次数的增加而整体呈现增大的趋势,可见细菌的连续活化次数对HPAM降解具有较大影响。2.腐生菌tgb对一些水解聚吡咯酰胺的分解影响2.1tgp细菌在含hpam的溶液中的生长曲线图2是TGB在300mg/L的HPAM溶液中的生长曲线(37℃),结果表明TGB细菌可在含HPAM的溶液中生长,最高菌浓达到108数量级以上。2.2降解hpam的活性测定在200mg/L、300mg/L的HPAM溶液中,接种104cell/ml的TGB菌液,并在37℃恒温活化培养11h后,测定HPAM的降解率。从表2可知,TGB的生长对HPAM的降解率有较大影响,到5d后,HPAM的降解率趋向于平缓。2.3溶液ph的测定在200mg/L、300mg/L的HPAM溶液中,接种104cell/mL的TGB菌液,37℃恒温活化培养11h后,测定溶液pH的变化。从表2中可以看出,TGB的生长对HPAM溶液的pH有较大的影响,溶液pH逐渐下降,这与细菌对HPAM的降解有关。2.4培养条件对溶液黏度损失的影响取经过不同连续活化次数的相同菌浓的试验用TGB菌液,按照同样比例接种到1000mg/L的HPAM中,37℃恒温培养48h后,测定溶液黏度损失的变化。从表2可以看出,HPAM溶液的黏度损失随TGB的不同活化次数的增加而整体呈现增大的趋势,可见细菌的连续活化次数对HPAM降解的影响较大。对HPAM溶液的黏度损失率要偏高于SRB。3.芽菌对hpa的降压作用3.1芽孢杆菌的生长由图3可知,芽孢杆菌在开始的24h内几乎没有变化,但24h之后基本适应了周围的环境并开始迅速生长,即芽孢杆菌能够在含部分水解聚丙烯酰胺的溶液中生长。在芽孢杆菌生长过程中,pH值有所降低,这主要是由于一方面部分水解聚丙烯酰胺含有羧基,另一方面芽孢杆菌新陈代谢过程中产生酸性物质所致。3.2降解实验温度的确定对不同温度下,500mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液的降解率进行了测定(同时作空白实验),并确定了降解实验的最佳温度。由表3可以看出,芽孢杆菌对部分水解聚丙烯酰胺溶液降解程度较高的温度范围是35℃～40℃。温度高于40℃降解率下降,当温度达到55℃时,部分水解聚丙烯酰胺的降解率仅为7%。3.3初始ph值对部分水解聚丙烯酰胺降解效果的影响配置500mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液,分别调pH值为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.5、9.0(同时作空白实验),在其它条件不变的情况下,考查不同pH值对部分水解聚丙烯酰胺的降解情况。从表3可知,初始pH值对部分水解聚丙烯酰胺溶液中的细菌产生了一定的影响。一般的讲,芽孢杆菌生长的最适pH值范围是6.5～7.5,在pH值7.5处降解部分水解聚丙烯酰胺的效果最好,过高或过低的pH值都不利于部分水解聚丙烯酰胺的降解。3.4芽孢杆菌对部分水解聚丙烯酰胺的降解率配置500mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液,每天测定部分水解聚丙烯酰胺的含量,对照空白计算部分水解聚丙烯酰胺的降解率。从表3可知,芽孢杆菌对部分水解聚丙烯酰胺的降解主要是在前5d内,在之后的时间里,降解率基本稳定。因此,把第5d作为降解实验的终止时间,降解率最高可达到38.4%。4.烷醇分解菌对hpam的生物降解作用4.1不同时间的分辨率效果从表4可知,烃类降解菌对部分水解聚丙烯酰胺具有降解作用,随着时间的增加,降解效果逐渐增大。4.2ph的降低从表4可知,烃类降解菌在对部分水解聚丙烯酰胺进行降解的过程中,溶液的pH逐渐降低,pH由开始时的6.7经过8d后逐渐降低到6.28。5.生物处理条件对样品中hpam及原油含量的影响将聚合物驱采油污水分别加入两组生化池中,并对其中一组池中的采油污水进行杀菌处理后,再进行空白曝气处理,往另一组池中的采油污水加入经过驯化筛选的一组混合菌群。测定两组池在不同时间下的HPAM和原油含量,如图4、图5所示。从图4可知,从第3d开始经过生物处理的池中HPAM的含量大幅度下降,从处理前的52.31mg/L,降至第7d后的2.78mg/L;从图5可知,从第2d开始经过生物处理的池中含油量大幅度下降,从处理前的13.5mg/L,降至第5d后的0mg/L。三、部分水解聚丙烯酰胺水解反应(1)硫酸盐还原菌和腐生菌均能对部分水解聚丙烯酰胺的降解起到很好的贡献,其中腐生菌的贡献略大于硫酸盐还原菌。(2)以部分水解聚丙烯酰胺为碳源的芽孢杆菌属在温度为35℃,pH值为7.5的条件下对部分水解聚丙烯酰胺降解5d后,500mg/L部分水解聚丙烯酰胺溶液的降解率最高可达到38.4%。(3)以部分水解聚丙烯酰胺为氮源的烃类降解菌类,经